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ACTIVIDAD MUSCULAR Y PERÍODOS DE INACTIVIDAD DURANTE LA VIDA DIARIA NORMAL AUTORES Olli Tikkanen, Piia Haakana, Arto J. Pesola, Keijo Ha¨kkinen, Timo Rantalainen, Marko Havu, Teemu Pullinen, Taija Finni of The Neuromuscular Research Center, Department of Biology of Physical Activity, University of Jyva¨skyla¨, Department of Health Sciences, Jyva¨skyla¨, Finland. REVISTA PLOS ONE, www.plosone.org. Enero 2013; Volumen 8. INTRODUCCIÓN Recientes hallazgos epidemiológicos sugieren que no solamente la falta de actividad física, sino además el tiempo prolongado de comportamientos sedentarios, particularmente sentados, incrementan significativamente el riesgo de enfermedad crónica. Esta asociación persiste aunque la población participe en actividades físicas de intensidad moderada o vigorosa. Desde una forma totalmente inactiva a un entrenamiento de intensidad vigorosa contienen diferentes acciones psicológicas, una probable necesidad de encontrar una cierta porción de diferentes partes de este continuo para una un estado de salud y un fitness óptimos. En el rango normal del nivel de actividad física (PAL), la distribución del tiempo dedicado a las actividades de baja a moderada intensidad determina el nivel de actividad diaria. Actividades intensas no tienen mucho impacto sobre el PAL en la población normal debido a que gastan más tiempo en dormir y llevando a cabo actividades sedentarias y por lo tanto esto contribuye al poco tiempo para la realización de actividades de alta intensidad. Una estimación exacta del tiempo gastado en actividades de baja intensidad es importante durante las mediciones prolongadas de la actividad física. Las mediciones de períodos cortos de actividad física proveen una reducción en todas las causas de mortalidad. Acelerómetros y monitores de la frecuencia cardiaca son usados extensivamente en la medición y la estimación del gasto energético, pero no dan una información específica sobre la actividad muscular. Una mejor medida es la caracterización de la actividad física diaria a través de la medida de la actividad electromiográfica (EMG), la cual puede detectar de manera instantánea la actividad muscular de ráfaga, la duración y la intensidad de la misma. Sin embargo, la medida EMG tradicional tiene algunas limitaciones en las mediciones ambulatorias largas fuera del laboratorio, debido a la ubicación de los electrodos, la preparación y el cuidado de la piel y los sistemas de medida incluyen cables necesarios para asegurar y evitar los artefactos generados por los movimientos. El desarrollo de indumentaria con electrodos textiles integrados ha hecho de la EMG de superficie una medida conveniente para las determinaciones de la actividad muscular el día entero. Por ejemplo, la principal actividad muscular locomotora puede medirse con fiabilidad utilizando ''EMG cortos'' sin preparación de la piel y el problema de los cables de todo el cuerpo, si sólo se está interesado en la presencia o ausencia de la señal y su amplitud relativa. OBJETIVO En el presente estudio se utilizaron los pantalones cortos de EMG para evaluar los períodos de actividad e inactividad muscular durante la vida diaria normal en personas comunes. Inactividad muscular y diferentes niveles de actividad fueron clasificados de acuerdo con los umbrales medidos individualmente que fueron identificados durante las tareas funcionales. Desde la perspectiva metodológica el efecto de diferentes umbrales de inactividad y duraciones de las actividades se puso a prueba. MÉTODO Los sujetos fueron reclutados por los anuncios de los lugares públicos y diferentes lugares de trabajo. Se recibió un total de 245 contactos de los cuales 122 fueron medidos y cumplían con los criterios de inclusión del ser sanos sin grandes trastornos o enfermedades. Datos suficientes fueron obtenidos a partir de 84 sujetos (20-76 años). En la tabla 1, se presentan las características antropométricas de la población estudio. Protocolo El protocolo incluyó evaluaciones en el laboratorio y mediciones de la actividad física durante la vida diaria normal en el entorno habitual de cada individuo. En el laboratorio se tomaron datos de antropometría, aplicación de cuestionarios de actividad física y la realización de la historia clínica. Se realizó la medición EMG de la actividad muscular de isquiotibiales y cuádriceps durante tareas cortas: acostado, de pie, sentado, en cuclillas, subiendo y bajando escaleras, caminando, corriendo y durante una contracción isométrica máxima voluntaria (MVC). Mediciones de Laboratorio La composición corporal incluyendo porcentaje de grasa y la grasa visceral se midieron con un bioimpedanciómetro en estado de ayuno. Tasa metabólica en reposo (RMR) se midió para el cálculo del equivalente metabólico (MET). Los sujetos llenaron cuestionarios de actividad física y estado de salud, donde describían su habitual actividad física, porcentaje de tiempo que pasa sentado durante horas de trabajo y se pidió el estado de salud. Los sujetos llevaban los pantalones cortos con electrodos textiles durante la prueba de laboratorio de la actividad y la realización de contracciones isométricas voluntarias máximas bilaterales (MVC) en la rodilla extensión/flexión de la máquina con 140° para el ángulo de la rodilla en flexión y extensión. Los valores de EMG MVC se utilizaron para normalizar todos los datos de la EMG. En todas las pruebas de MVC los sujetos se familiarizaron primero con las acciones de prueba. Se realizaron al menos 3 ensayos de 3-5 segundos (con un período de 1 minuto de descanso entre los ensayos) en cada prueba y si el par mejoraba más de un 5 % en el último ensayo se realizaron más ensayos. Otro día los sujetos realizaron una caminata especial, prueba de los pasos en 3 minutos. Todos los sujetos comenzaron la prueba a pie a 4, 5, 6 y 7 km/h. A 5 km/h, la carga se llevó a cabo tanto nivel como con 4° de declive. A partir de este en adelante, los sujetos que tenían menos de 29 años y también sujetos de mayor edad que estaban acostumbrados a correr, realizaron una carga de la carrera (10 Km*h-1 para las mujeres y 12 km*h-1 para los hombres). El siguiente paso para todos los participantes fue una caminata de 5 km*h-1 con 8° en ascenso. Después de caminar durante 3 minutos con esta carga se estimó el consumo máximo de oxígeno (VO2max) de los participantes. Si dos de cada tres de los siguientes criterios se cumplieron los participantes continuaron con la misma carga hasta el agotamiento: 1) VO2max más del 85% del máximo estimado, 2) frecuencia cardíaca más del 90% de la edad máxima estimada, 3) Borg índice de esfuerzo percibido mayor de 16. Si no se cumplen dos de los tres criterios, los participantes seguido de la prueba de caminar 7 km*h-1 con 10° de ascenso hasta el agotamiento. Este protocolo especial proporciona una posibilidad de medir la FC y EMG en las condiciones que se pueden producir durante el funcionamiento normal de la vida diaria (caminar en diferentes terrenos). Las Mediciones Diarias Medidas durante la vida diaria normal se llevaron a cabo ya sea después de las evaluaciones de laboratorio o por días separados, pero no después de la prueba de rutina. Para controlar la fiabilidad de la Señal EMG, se pidió a los sujetos que realizaran y marcaran hasta un diario de referencia de pruebas especiales (15 segundos cada uno), incluyendo el descenso, la bipedestación y cuclillas preferiblemente cada 3 horas, además se les pidió que retiraran el equipo a la hora de la ducha o al nadar, o antes de acostarse. Se asignaron días de medición para los sujetos en función de sus horarios, y algunas mediciones, también durante los fines de semana. Durante los días de medición, los sujetos marcados por las actividades que han realizado en bloques de ½ hora, incluyendo sentarse, pararse, caminar, andar en bicicleta y la aptitud para el ejercicio, si los hubiere. Registros de EMG EMG se midió con pantalones cortos hechos de tejido de punto similares a la ropa elásticas utilizadas para actividades deportivas o como ropa interior funcional con la excepción de la capacidad para medir EMG de la superficie de la piel de los cuádriceps y los isquiotibiales. Al obtener el valor medio de rectificado EMG (AEMG), los pantalones cortos estaban equipados con electrodos conductores y cables integrados en el tejido, que transfieren las señales de EMG de los electrodos para el módulo electrónico. Los electrodos textiles se cosen sobre la superficie interna de pantalones cortos y consisten en hilos conductores incluyendo fibras de plata e hilados sintéticos no conductores que se entrelazan para formar una banda de tela. Los electrodos están situados de tal manera que el par de electrodos bipolar se encuentra en la parte distal del cuádriceps y isquiotibiales, y los electrodos de referencia longitudinalmente en lateral (sobre el tracto iliotibial) en el lado izquierdo y derecho. Tamaños de los electrodos fueron 2.5x9.5-14 cm para los músculos del cuádriceps, 1.5x7.5-8 cm para los músculos isquiotibiales y 2x29-33 cm para los electrodos de la cara lateral según el tamaño de los pantalones. Corrección del Artefacto Toda la información EMG fue primero visualmente evaluada y corregida por artefactos. El uso de algoritmos automatizados se consideró poco fiable y difícil, ya que los datos no se registraron en un formato en bruto, pero un promedio de más de 100 intervalos ms debido a la limitada capacidad de memoria del módulo. La actividad diaria y valores AEMG durante MVC fueron comparados con la señal y si las señales no fisiológicas fueron respetan los datos fueron operados con cuatro métodos posibles: Alta amplitud Breve (0,100% EMGMVC, 1s) de artefactos o los que eran idénticos y vistos de manera simultánea en varios canales. Estos artefactos parecían estar causados por interferencia eléctrica debida a movimientos bruscos de la medida del módulo, hilos conductores o electrodos. Estos artefactos fueron notados como considerablemente más altos picos de actividad o aumentado considerablemente actividad "línea de base" que en el lado contralateral que no podía explicarse por factores fisiológicos. Estos artefactos parecían estar causados por el movimiento extraño de electrodos en relación a la piel, o el movimiento de los tejidos entre los electrodos y del músculo (es decir, la piel y el tejido graso) debido a un impacto de fuerzas de la locomoción. En caso de que el artefacto fuera más largo de 30 min, la señal era retirada de ese canal en particular, por lo que el tiempo de grabación puede variar entre los cuatro canales. En caso de que la señal era consistentemente anormal en todo el día de medición (s) se retiró el canal en particular plenamente a partir del análisis. Estos casos probablemente fueron causados por funcionamiento inadecuado del dispositivo de medición, tamaño incorrecto de los shorts o problemas de impedancia entre la piel y electrodos. Un total de 222 días se midieron igualando 888 canales de datos diarios (4 canales por día medido; cuádriceps derecho, tendón iliotibial derecho, cuádriceps izquierdo, muslo izquierdo), a partir de esos canales 23% no se incluyeron en el análisis debido a datos que no son utilizables, dejando a 684 canales de datos diarios para el análisis. En esos canales el tiempo de grabación fue en promedio de 11.362.0 horas y en promedio 22.9650.4 min (4.169.9%) se corrigió por artefactos con la métodos explicados anteriormente. La Normalización de Datos Los valores máximos de EMG (EMGMVC) se tomaron como un promedio de un período de 1s durante MVC. La señal EMG de cada uno de los cuatro músculos (cuádriceps derecho, el tendón iliotibial derecho, cuádriceps izquierdo, muslo izquierdo) se normalizó el valor EMGMVC en un músculo dado, y la media de los cuatro canales se presenta en los resultados como % de EMGMVC. También los umbrales de intensidades de leve, moderada y vigorosa fueron determinados por canal de EMG normalizada antes del promedio de los cuatro canales. Determinaciones del Nivel de Umbral Los niveles de umbral entre diferentes intensidades de actividad muscular durante la vida diaria normal eran basados en la prueba de referencia de pie y una prueba incremental en banda. El umbral entre la inactividad y la intensidad de la actividad se establece como un valor EMG correspondiente al 90% del valor EMG de pie en cada individuo y cada canal. Por lo tanto, la inactividad en este informe representa el verdadero comportamiento más abajo del individuo en actividad permanente. Los umbrales entre la intensidad leve y moderada, moderada y vigorosa fueron definidos como 3 MET (equivalentes metabólicos) y 6 MET, respectivamente. Estos umbrales se evaluaron a partir del test incremental en banda de la siguiente manera: De cada carga EMG fue tomada como una media hora desde la mitad de la carga y el VO2 como un promedio de los dos últimos minutos de la carga. Valores de VO2 eran transformados a MET por la división con la tasa metabólica en reposo (RMR). EMG valores de cada carga se representaron frente a los correspondientes valores de MET, y los valores de EMG correspondiente a 3 MET (umbral de intensidad moderada) y 6 MET (umbral de intensidad vigorosa) se calcularon mediante análisis de regresión y se utiliza como valores umbrales individuales. En la regresión, el punto adicional se añadió durante 1 MET=0 EMG representa el estado excluido de reposo y el valor más alto VO2 ya que las actividades diarias normales son más bajos y el mayor valor podrían tener sesgado la ecuación de regresión. La determinación de variables de ráfaga se muestra en la Figura 1. Las siguientes variables se calcularon: EMG promedio de todo el período de registro (% de la EMGMVC). Duración total inactividad (minutos). Duración de cinco períodos de inactividad continúa más larga (min). La actividad de intensidad leve tiempo (min). La actividad de intensidad moderada tiempo (min) La actividad de intensidad vigorosa tiempo (min) Número de ráfagas (#) La duración media de las explosiones (s) Amplitud media de todas las ráfagas (% de EMGMVC) Velocidad de ráfaga (bps) Área total de ráfagas (% de EMGMVC*s) Actividad de Histogramas La distribución de la actividad muscular para diferentes niveles se calculó para diferentes porcentajes de EMGMVC : 0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60, 6070, 70-80, 80-90, 90-100 y 0.100. Después de que los cálculos se realizaron con los niveles de umbral para la inactividad del individuo, la actividad leve, moderada y vigorosa. Un promedio de variables Después de las variables (por ejemplo, tiempo de inactividad, la amplitud de ráfaga) se extrajeron de cada cuatro canales, fueron promediados entre diferentes días. Entonces, se promediaron las diferentes variables de los cuatro grupos de músculos para obtener una variable descriptiva para cada tema, y estos valores promediados se utilizaron para su posterior análisis. La Repetibilidad de los Datos La repetibilidad de los datos de la EMG fue evaluada a través de las pruebas de referencia de 20 sujetos durante 1-3 días. La prueba de referencia consistía en acostarse en silencio durante 15s, de pie en silencio durante 15s, y queda en posición de media sentadilla para 15s. De cada media tarea EMG valores de un período de 10s fueron analizados. Correlación intraclase fue calculada entre valores AEMG de dos pruebas en el mismo día. Los intraclase promedio correlación de los cuatro canales era 0.73±0.19 de acostarse, 0.75±0.16 al estar de pie y 0.73±0.09 durante media sentadilla. Día a día las correlaciones intraclase de los cuatro canales fueron 0.80±0.37 de acostarse, 0.97±0.03 al estar de pie y 0.90±0.07 durante media sentadilla. Cabe señalar que estos análisis se realizaron antes de la corrección de la línea de base de la señal. Análisis Estadístico Los datos se presentan como media ± desviación estándar. Las diferencias entre los sexos se estudiaron con muestras independientes Mann- Whitney U-test después de comprobar la distribución de los datos con Prueba de Shapiro -Wilk. El nivel de significación se fijó en P=0,05. RESULTADOS Ejemplos de grabaciones primas durante los ensayos de referencia (Fig. 2A) y durante la vida diaria normal (Fig. 2B, 2C) se muestran en la Figura 2. Actividades musculares durante las diferentes tareas funcionales en el laboratorio se muestran en la Figura 3. Por ejemplo, la actividad muscular al estar de pie es casi 2,5 veces mayor que durante el estar sentado. Rendimientos de descenso a pie de activación muscular medio similar al caminar sobre terreno plano y la actividad muscular se incrementa en promedio de 30,8% en comparación con 4° subiendo el nivel del suelo con la misma velocidad al caminar (5 km/h). Mientras ascienden escaleras se considera típicamente ya que la actividad no produce EMG amplitudes más del 20 % de EMGMVC que son mucho más altos que en caminar a paso ligero. La inactividad se define de forma individual, la actividad moderada (3 MET) y la actividad vigorosa (6 MET) umbrales se muestran en la Tabla 2, mientras que el cuadro 3 se compara la actividad diaria y la inactividad total de veces calculado utilizando los umbrales de inactividad individuales y umbrales absolutos de 1, 2 y 5% de EMGMVC. En promedio, el 2% de rendimiento umbral EMGMVC de actividad e inactividad tiempos similares a el umbral determinado de forma individual. Durante la vida diaria normal, la amplitud media EMG fue de 4,0% de EMGMVC y amplitud media de ráfaga fue del 5,8% de EMGMVC (Tabla 4). Los sujetos tenían 12,600±4,000 estallidos de actividad muscular durante una duración de día y de ráfaga fue de 1.4±1.4s. Las mujeres tenían significativamente más (15,7%, P=0,05) estallidos de actividad que los hombres y tiempo más del 50% EMGMVC fue del 73% más largo que en los hombres (p=0,05). En general, las mujeres dedican más tiempo a intensidades superiores a 40% EMGMVC en comparación con los hombres (p=0,05) (tabla 5). 97% de la actividad muscular tiempo de medición fue inferior a 30% de EMGMVC y menos de 2 min fue a intensidades superiores a 70% EMGMVC. Tiempo acumulado más del 50% de EMGMVC sólo 5.1±6.4 min (rango 0,0 a 21,2 min). Músculos del muslo fueron inactivos para 67.5±11.9% de la medición del tiempo (Fig. 4). Tiempos correspondientes para la actividad leve, moderada y vigorosa eran 16.7±9.9%, 8.5±3.4% y 7.3±4.2%, respectivamente. La inactividad osciló desde 39,9 hasta 90,9% de la medición tiempo, destaca las grandes diferencias interindividuales en el comportamiento de la actividad física. Varianza interindividual fue considerablemente alta también en actividades ligeras, moderadas y vigorosas que van desde 2,8 a 45,0%, 2,0 a 20,9% y de 0,5 a 22,8% de tiempo de medición, respectivamente. Los períodos de inactividad continua más larga duró 13.9±7.3 min (rango 2,5 a 38,3 min). Segundo, tercero, cuarto y quinto más largo periodos de inactividad duró 9.8±4.5 min, min 8.0±3.4, 7.0±3.0 min, 6.3±2.7 min, respectivamente. Correlaciones bivariadas revelaron que la más largo período de inactividad se asoció con la segunda (R2=0,80), tercero (R2=0,72), cuarto (R2=0,70) y quinto (R2=0,68) la inactividad más largo períodos (P=001). Así, el período de inactividad más larga representa la tendencia de las longitudes de otros períodos de inactividad, también. DISCUSIÓN Este estudio reporta los niveles de EMG durante la vida diaria normal y proporciona puntos de referencia medidos en el laboratorio durante actividades diarias simuladas. El principal hallazgo de este estudio fue que los músculos del muslo están inactivos más del 65% del tiempo de medición y sólo una fracción de la capacidad máxima de la fuerza voluntaria del músculo es utilizado en la vida diaria normal. El promedio de la amplitud EMG fue del 4% EMGMVC que está por debajo del nivel medio del EMG que se requiere para caminar (fig. 3). En nuestro estudio, los cuádriceps y los isquiotibiales estaban activos en promedio 34% del tiempo total (3,6 horas de 11 horas grabaciones), mientras que otros estudios han informado de los valores más bajos para duración EMG para el vasto lateral durante 8 a 15h grabaciones, incluyendo 13%, 12%, 10%, y 9%. El factor que puede explicar las diferencias en los tiempos de actividad es que en este estudio, con un tamaño de la muestra completa, también se medió isquiotibiales, además de cuádriceps, en lugar de músculos individuales se midieron los grupos de músculos enteros. También muchos otros factores tales grupo de las diferencias en cuanto sujeto, sistemas de medición, umbrales empleados y procedimientos de análisis utilizados, probablemente contribuyen a las diferencias en los tiempos de actividad entre los estudios. A largo plazo consecuencias de la actividad motor limitada del umbral más alto es incierto, pero es concebible que tal condición para muchos años podría contribuir a la debilidad relacionada con la edad y la atrofia del músculo. El mantenimiento de la masa muscular y la fuerza muscular después de un período de entrenamiento intensivo requiere 1-1,5 entrenamiento en sesiones por semana, no está muy claro cuánto y qué tipo de actividad muscular es necesaria para mantener la masa muscular en sujetos en condiciones normales durante la vida cotidiana. La electromiografía de superficie permite la medición de los detalles de la inactividad muscular y la actividad en la vida diaria normal. Los patrones de actividad muscular reportados en este trabajo son importantes para entender la intensidad, cantidad y distribución de la actividad física en adultos sanos. Estos datos pueden ser utilizados como punto de referencia de los niveles de actividad y los patrones que mantengan o puede recuperar propiedades musculares normales. Además, los datos pueden ser valiosos para futuras interpretaciones de los patrones de actividad en diferentes trastornos que afectan a las habilidades del aparato locomotor, disfunciones motoras, o actividad física en general. ELABORADO POR: YURITZAN ALEJANDRA DEVIA LEÓN RESIDENTE DE III AÑO MEDICINA DE LA ACTIVIDAD FÍSICA Y EL DEPORTE FUCS – HUISJ – HUSJ